Inligting

Eenheid IV: Regulering van geenuitdrukking - Biologie

Eenheid IV: Regulering van geenuitdrukking - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Regulering is die beheerde uitdrukking van geenfunksies. Dit kan op baie maniere gedoen word, maar dit kan in twee klasse gegroepeer word. Die vlak van ensiemaktiwiteit kan gereguleer word deur niekovalente of kovalente modifikasie van 'n proteïen. Die hoeveelheid van die proteïen kan ook gereguleer word. Hierdie laasgenoemde klas van regulering kan by enige stap in die pad van geenuitdrukking of tydens proteïenomset uitgeoefen word. Vir baie (dalk die meeste) gene is die hoofvlak van regulering van uitdrukking by transkripsie, en Deel Vier van hierdie kursus sal hoofsaaklik hierop fokus. Post-transkripsionele beheer is egter ook belangrik in baie gene, en dit sal ook bespreek word.

  • 15: Positiewe en negatiewe beheer van geenuitdrukking
    'n Operon is 'n groep gene wat gekoördineer word. Dit sluit strukturele gene in (wat gewoonlik ensieme kodeer), regulatoriese gene (kodering, bv. aktiveerders of onderdrukkers) en regulatoriese terreine (soos promotors en operateurs).
    • 15.E: Positiewe en negatiewe beheer van geenuitdrukking (Oefeninge)
  • 16: Transkripsieregulering via effekte op RNA-polimerases
    • 16.E: Transkripsieregulering via effekte op RNA-polimerases (Oefeninge)
  • 17: Transkripsieregulering van bakteriofaag lambda
  • 18: Transkripsieregulering na inisiasie
    Alhoewel regulering van die inisiasie van transkripsie 'n dominante faktor blyk te wees in beheer van uitdrukking van baie gene, word die belangrikheid van regulering na inisiasie beter besef in 'n toenemende aantal en verskeidenheid sisteme.
    • 18.E: Transkripsieregulering na aanvang (Oefeninge)
  • 19: Transkripsieregulering in eukariote
    Verskeie aktiewe gene kan teen eiesoortige tempo getranskribeer word, hoofsaaklik bepaal deur die verskille in tempo van inisiasie. Dit produseer uiteindelik die kenmerkende oorvloed van elke mRNA, wat wissel van baie hoog tot baie laag.
    • 19.E: Transkripsieregulering in eukariote (Oefeninge)
  • 20: Transkripsieregulering via chromatienveranderinge
    Chromatien, nie naakte DNA nie, is die substraat vir transkripsie, replikasie, rekombinasie, herstel en kondensasie tydens mitose en meiose. Die mate van verdigting van die chromatien in die verskillende toestande sal dus die vermoë van transkripsiefaktore, polimerases, herstel-ensieme en die rekombinasiemasjinerie om toegang tot hierdie substraat te verkry, beïnvloed. Meer oop, toeganklike chromatien word geassosieer met groter transkripsionele aktiwiteit.
    • 20.E: Transkripsieregulering via chromatienveranderinge (Oefeninge)

Eenheid IV: Regulering van geenuitdrukking - Biologie

C2006/F2402 '14 OORSIG VAN LESING # 12

(c) 20 14 Dr. Deborah Mowshowitz, Columbia Universiteit, New York, NY. Laaste opdatering 03/04/2014 15:24

PPt's wat aan die begin van die klas gewys word ("Hoeveel mense is dood?") word op Courseworks geplaas.
Regstelling van terminologie in afdeling IV-B is na oggendlesing gemaak - veranderinge is in blou gemerk.

I. Algehele regulering van eukariotiese geenuitdrukking -- Wat moet gedoen word om min of meer van 'n proteïen te maak? ’n Ander proteïen? Watter stappe kan gereguleer word?

A. As selle verskillende proteïene maak, hoe word dit beheer? As twee eukariotiese selle (van dieselfde meersellige organisme) verskillende proteïene maak, wat is (gewoonlik) verskil tussen hulle?

Voorbeelde: Hoender ovidukselle maak ovalbumien -- hoender RBC maak globien*
Menslike lewerselle maak transferrien -- menslike voorlopers van RBC maak globien

*Let wel: Hoender RBC, anders as menslike RBC, het kerne

Die vraag: Wat is anders in die twee tipes hoenderselle? Of die twee tipes menslike selle?

1 . Is DNA anders? (Nee, behalwe in selle van immuunstelsel en amp gamete.)

2. Is toestand van chromatien anders? (Ja -- sien eksperiment beskryf op RP 5 of Becker 23-24 (23-17).)

3. Is mRNA anders? (Ja).

'n Gevolg -- cDNA biblioteke. cDNA = komplementêre DNA = DNA gemaak in vitro deur ensieme (insluitend omgekeerde transkriptase), vanaf 'n mRNA-sjabloon. Aangesien mRNA in verskillende weefsels verskil, kan jy weefselspesifieke volgordes van 'n cDNA-biblioteek kry. (cDNA-biblioteek = versameling van alle cDNA's van 'n spesifieke seltipe.) DNS van elke seltipe is dieselfde mRNA en daarom is cDNA nie. Sien Becker fig. 23-19 (23-20).

Vir 'n probleem oor DNA- en cDNA-biblioteke, sien 14A-6.

4. Hoekom is die mRNA anders?

a. Transkripsie is gewoonlik anders. Sien notas van vorige klas. Slegs geselekteerde gene word in elke seltipe getranskribeer, en RNA's van daardie gene word verwerk om mRNA te maak. (Vir 'n eksperiment wat dit wys, sien figuur 23-18 (23-19) in Becker.)

b. Verwerking kan anders wees: Splyting en verwerking van dieselfde primêre transkripsies kan verskil (in verskillende selle of op verskillende tye). Verskillende mRNA's (en dus proteïene) kan uit dieselfde transkripsie geproduseer word deur alternatiewe splitsing en/of poli A byvoeging. Besonderhede en voorbeeld hieronder en op uitdeelstukke 12-A en amp 12-B).

B. Hoe kan die hoeveelheid proteïen wat gesintetiseer word beheer word? As sel meer of minder proteïene maak, watter stap(pe) word gereguleer?

1. In prokariote (ter vergelyking) -- proses relatief eenvoudig.

a. Meeste regulasie by transkripsie.

b. Vertaling in dieselfde kompartement as transkripsie vertaling volg outomaties.

c. Die meeste mRNA het 'n kort halfleeftyd.

2. In eukariote -- Geenuitdrukking het baie meer stappe en komplikasies as in prokariote -- meer bykomende punte van regulering -- nie net by transkripsie nie. Sien Becker fig. 23-10 (23-11) of Sadava fig. 16.7 (16.13).

a. Transkripsie is hoofpunt van beheer, maar ander stappe word dikwels ook gereguleer.

b. Transkripsie en vertaling vind plaas in aparte kompartemente. Vertaling volg nie outomaties nie.

(1). 2. Transkripsie moet verwerk word (gekap, gesplits, polyadenylated, ens.) -- enige van hierdie stappe kan gereguleer word, en daar is meer as een manier om die meeste primêre transkripsies te verwerk. (Voorbeeld hieronder.)

(2). mRNA moet na sitoplasma vervoer word.

(3). Vertaling kan gereguleer word (onafhanklik van transkripsie) -- kan die gebruik en/of lot van mRNA beheer, nie net die verskaffing van mRNA nie. Vir enige spesifieke mRNA, kan 1 of albei van die volgende reguleer:

(a). Tempo van inisiasie -- kan beheer hoe gereeld ribosome heg en begin translasie.

(b). Tempo van agteruitgang -- kan halfleeftyd van mRNA beheer.

c. Verskillende eukariotiese mRNA's het verskillende halfleeftye. Sommige mRNA's is langlewend en sommige het 'n baie kort halfleeftyd.

d. Proteïen moet sy regte bestemming bereik (kern, mitochondria, ER, ens.) -- hoe dit werk is in vorige lesings gedek.

C. Sodra proteïen gemaak is, hoe word proteïenaktiwiteit gereguleer? Daar is verskeie maniere van Post-Translasie-regulering. Besonderhede hieronder.

II. Verwerking van eukariotiese mRNA-transkripsies Sodra transkripsie begin het, wat neem dit om 'n funksionerende eukariotiese mRNA te kry? Alle nodige besonderhede is hier en op uitdeelstuk ingesluit, maar splitsing is verlede kwartaal bespreek en sal slegs kortliks in die klas behandel word.

A. Doppies en poli A -- Sien uitdeelstuk 12A.

Die meeste eukariotiese transkripsies wat as mRNA gebruik sal word, moet aan beide kante (asook gesplits) gemodifiseer word voordat dit na die sitoplasma vervoer en vir translasie gebruik kan word. 'n "cap" word gewoonlik by die 5'-kant gevoeg en 'n "poly A-stert" aan die 3'-kant. Sien Sadava 14.9 (14.10). Die betrokke stappe word op uitdeelstuk 12A getoon. (Nommers hieronder pas by stappe op uitdeelstuk.)

1 Begin van transkripsie.

a. Begin: Die begin van transkripsie word gewoonlik met 'n gebuigde pyl aangedui.

b. Simbole: Die boksareas van die DNS = eksons gewone DNS tussen hulle = intron.

a. Wat is 'n pet? 'n Gewysigde G word by die 5'-kant van die transkripsie gevoeg kort nadat transkripsie begin het, terwyl die transkripsie nog gemaak word.

b. Hoe word pet bygevoeg? Die G word "backwards" bygevoeg sodat daar 'n 5' tot 5'-verbinding is. (Vir die nuuskieriges: Die struktuur van die pet en hoe dit aan die transkripsie gekoppel is, word in jou tekste gewys sien fig. Becker fig. 21-17 (21-18.)

c. Simbole: Die doppie word op die uitdeelstuk as 'n gevulde sirkel voorgestel.

3 Transkripsie gaan voort tot of effens verder as die einde van die geen of transkripsie-eenheid.

a. 'n Vaste stop? Daar is dalk geen vaste stop vir transkripsie in eukariote nie (vir die produksie van die meeste mRNA nie), die byvoeging van poli A (sien hieronder) kan die presiese 3' einde van die transkripsie bepaal.

b. Poli A: Die meeste maar nie alle eukariote mRNA's bevat poli A nie.

c. Onthou: in eukariote word produksie van rRNA en tRNA uitgevoer deur verskillende RNA-polimerases wat ietwat verskillende eienskappe het. hierdie RNA's het nie poli A nie. (Vir besonderhede sien tekste.)

4 & 5. Poliadenilering. Sien Becker fig. 21-18 (21-19).

a. Wat is 'n polyA-stert? 'n Poli A-stert - 'n string van A's van 'n paar honderd lank - word by die 3'-kant van die RNA gevoeg.

b. Groei van polyA stert: Groei is 5' tot 3' met behulp van ATP, ensiem, en afsplitsing van pirofosfaat soos gewoonlik. Geen sjabloon word gebruik nie.

c. Byvoegingsvolgorde: Die volgorde AAUAAA is die sein vir die toepaslike ensiem om die transkripsie 'n bietjie stroomaf te sny en die string A's by te voeg. (Stroomaf = in die 3'-rigting op die mRNA of sintuigstring.)

d. Wat is nie in die DNA gekodeer nie? Die A's aan die 3'-kant en die G van die doppie is nie in die sjabloon-DNA geënkodeer nie.

e. Tydsberekening: Op die uitdeelstuk splitsing van transkripsie = stap 4 byvoeging van poli A = stap 5. Hierdie twee stappe kan gelyktydig plaasvind.

f. Daar kan meer as een moontlike terrein wees vir byvoeging van poli A. Daarom kan die 3' einde van mRNA verskil. 'n Voorbeeld word hieronder beskou.

6. Stel op vir Splicing. Niks het met die RNA in stap 6 gebeur nie, behalwe dat dit gemerk is om eksons en introne aan te dui (sodat ons splitsing kan verduidelik).

a. Tydsberekening: Teen die tyd dat die transkripsie uit die DNA vrygestel word, het dit reeds 'n doppie aan die 5'-kant en 'n poly A-stert aan die 3'-kant. Hierdie RNA - aan albei kante gemodifiseer maar nie gesplits nie - word gewoonlik die primêre transkripsie of pre-mRNA genoem. Sien Becker fig. 21-20 (21-22).

b. Terminologie: Sommige tekste verwys na ongemodifiseerde RNA as die primêre transkripsie, maar so 'n toestand bestaan ​​nie regtig nie, aangesien die pre-mRNA gemodifiseer word voordat dit uit die DNA vrygestel word.

c. Die RNA is nou gereed vir splitsing (stappe 7-9 op uitdeelstuk). Let wel: Splyting kan begin voor polyA byvoeging sien hieronder.

B. Splyting van eukariotiese mRNA -- Hersiening van verlede kwartaal (nie alle besonderhede sal in die klas gedek word nie)

1. 'n Tipiese prentjie van 'n geen met introne en eksone (vir verwysing) . Die prent hieronder toon 'n gedeelte van die sintuigstring van die DNA wat 'n geen met 3 eksons en 2 introne insluit. (Die prentjie op die uitdeelstuk het 2 eksons en een intron.) Konvensies:

Die prentjie op die uitdeelstuk wys dubbelstrengs DNS, maar gene word dikwels gewys soos in die prent hieronder, met net die sintuigstring wat eintlik ingetrek is.

Transkripsie sal by die 5' (linker) einde van ekson 1 begin en na regs gaan.

Belangrike kenmerke van intron: Takpunt, 5'-lasplek (ook genoem die skenkerplek) en 3'-lasplek (ook genoem aanvaarderplek). Dit word slegs vir die eerste intron gewys. Sien ook fig. 21-20 (21-22) in Becker of Sadava fig. 14.10 (14.11).

Terminologie: "donor en acceptor site" beskryf splitsing vanuit die ekson se oogpunt "5' en 3' splice site" beskryf dit vanuit die intron se oogpunt.

Let ook op dat die streek links van ekson 1 NIE 'n intron is nie -- dit is nie deel van die geen nie. Dit is deel van 'n spasieerder tussen hierdie geen en die vorige een.


2. Splyting Besonderhede -- Sien onderaan uitdeelstuk 12A

a. Algemene kenmerke

(1). Splitsing van elke intron vind plaas in 3 stappe (sien uitdeelstuk, stappe 7-9). By elke stap word die dele van die transkripsie deur die spliceosoom in plek gehou. Die stappe word herhaal vir die splitsing van elke intron -- baie RNA's het baie introne. Besonderhede is hieronder.

(2). TerminologieDie lasaansluiting by die 5'-punt van 'n intron word die 5'- of skenkerplek genoem.

b. Stappe van splitsing. Sien uitdeelstuk 12A onderaan. Sien ook Becker fig. 21-22 (21-24) of Sadava 14.10 (14.11). Al die stappe word soos volg deur die spliceosoom gekataliseer:

(1) Stap 7 -- RNA-transkripsie vorm lus vir die verwydering van intron.

(2). Stap 8 - Sny aan 5' einde van intron

(a). 5'-splitsingsplek (skenkerplek) word geklief

(b). los punt van intron (5' einde van intron) heg aan takpunt in die middel van die intron, wat lariatvormige struktuur vorm.

(3). Stap 9 -- aansluiting van eksons

(a). Die 5'-skenkerplek heg aan die 3'-ontvangerplek, verbind die twee eksone en stel die intron in die vorm van lariat vry.

(b). Die lariat sal afgebreek word en die nukleotiede sal herwin word.

(c). Die RNA wat die eksons bevat (sonder die introne) sal na die sitoplasma vervoer word en getranslateer word.

c. NB: Prokariote het nie introne nie en het nie die masjinerie wat nodig is om dit te verwyder nie.

3. Val eksons en vertaalde streke saam? Sien diagram onderaan 12A. Resensie van verlede kwartaal:

  • Eksons sluit onvertaalde 5'- en 3'-streke sowel as die vertaalde streke in.

  • Eksons en aminosuurkoderende streke val nie saam nie, want daar is ekstra onvertaalde dele in die mRNA.

  • Eksons en mRNA-streke val wel saam.

b. Eksons is nie = proteïenkoderende volgordes nie , soos sommige tekste impliseer. (Die diagram in Sadava fig. 14.8 (14.7) is verkeerd.) Eksons sluit proteïenkoderende volgordes in, maar sluit ook volgordes (UTRs) in wat in die mRNA voorgestel word maar nie vir aminosure kodeer nie. (Die Sadava-diagramme het geen UTR's nie.)

(1). Leiers. Aan die 5'-kant van die mRNA is daar 'n 5'-onvertaalde streek (UTR) of leier voor translasie begin (voor die eerste AUG). Die DNA wat vir hierdie streek kodeer word getranskribeer, en die RNA word nie uitgesplits nie, maar hierdie gebied van die mRNA word nie getranslateer nie. Die 5' UTR is geënkodeer in een of meer eksons.

( 2). Sleepwaens. Aan die 3'-kant van die mRNA is daar 'n 3' UTR of sleepwa wat na die stopkodon is. Die DNA wat vir hierdie streek kodeer word getranskribeer, en die RNA word nie uitgesplits nie, maar hierdie gebied van die mRNA word nie getranslateer nie. Die 3'UTR is geënkodeer in een of meer eksons.


III. Regulasie by Splyting -- Resultate van alternatiewe verwerking

A. Daar is twee maniere om 'n versameling soortgelyke proteïene te kry

1. Gene families -- veelvuldige, soortgelyke gene bestaan ​​as gevolg van duplisering en divergensie van gene. Voorbeeld: die globiengene vorm 'n familie. Verskillende familielede kodeer vir mioglobien, beta-kettings, alfa-kettings, delta-kettings, ens. Ander geenfamilies sluit die GLUT-, SGLT- en IF (intermediêre filament) families in.

2. Alternatiewe splitsing of verwerking (Sien hieronder) -- slegs een geen, maar primêre transkripsie op meer as een manier gesplits. Voorbeelde: fibronektien, oplosbare en membraangebonde teenliggaampies.

B. Die Genoom vs die Proteoom -- Jy kan baie verskillende mRNA's van 'n enkele geen kry deur die prosesse hieronder gelys. Daarom oorskry die aantal moontlike proteïene (die proteoom) die aantal moontlike gene (die genoom). Prosesse wat verskillende mRNA's oplewer:

1. Begin transkripsie op verskillende punte

2. Beëindig transkripsie (byvoeging van poli A) op verskillende punte

3. Splitsing uit verskillende afdelings van die primêre transkripsie -- alternatiewe splitsing. Sien Becker fig. 21-23 (21-25). Wat as 'n 'intron' of 'ekson' beskou word, kan verskil, afhangende van die manier waarop die primêre transkripsie gesplits word.

C. 'n Voorbeeld van alternatiewe verwerking -- Produksie van teenliggaampies (immunogloblin) in B-selle. Sien uitdeelstuk 12B en Becker fig. 23-30 (21-31) -- hoe om óf oplosbare óf membraangebonde teenliggaampies uit alternatiewe verwerking van dieselfde transkripsie te kry. (Sien Sadava fig. 16.22 vir nog 'n voorbeeld.)

1. Teenliggaampies kan membraangebonde of afgeskei word. Die lot van teenliggaampies hang daarvan af of peptied 'n hidrofobiese volgorde naby die een kant het of nie. Hidrofobiese volgorde kan die proteïen in die membraan anker -- word 'n transmembraan (TM) volgorde.

a. As Ab 'n potensiële TM-volgorde het : Hidrofobiese gedeelte sluit in membraan van ER soos proteïen gemaak word. Vesikel bot van ER af en proteïen beweeg deur sel as deel van vesikel. Proteïen bly in membraan van vesikel. Wanneer vesikel met plasmamembraan versmelt, bly Ab in membraan.

b. As Ab geen TM het nie : Ab gaan lumen van ER binne soos proteïen gemaak word. Vesikel bot van ER af, en proteïen beland in lumen van vesikel. Wanneer vesikel saamsmelt met plasmamembraan, word Ab afgeskei.

2. Geen het twee alternatiewe polyA-toevoegingsplekke. Watter een gebruik word bepaal die finale ligging van proteïen.

a. Opsie 1: As poli A-toevoegingsplek #1 (aan die begin van 'intron 4') gebruik word, bevat proteïen geen hidrofobiese potensiaal TM-volgorde nie, en proteïen word afgeskei. (Let wel: 'intron 4' is uitgesplits in opsie 2, maar die begin van 'intron 4' is ingesluit in die mRNA in opsie 1.)

b. Opsie 2: As die ander poli A-toevoegingsplek (aan die einde van ekson 6) gebruik word, bevat proteïen hidrofobiese volgorde gekodeer deur eksons 5 & amp 6, wat 'n TM-volgorde word, en proteïen bly in plasmamembraan.

c. Terminologie: Poly A-toevoegingsplek #1 word gewoonlik as in 'n intron beskou aangesien dit uitgesplits kan word (in opsie 2). Alternatiewelik kan dit beskou word as 'n uitbreiding van ekson #4 (in opsie 1).

3. mRNA kan op twee alternatiewe maniere gesplits en/of poli A bygevoeg word. Ligging van proteïen (teenliggaam) hang af van of splitsing van intron 4 of poli A-toevoeging eerste plaasvind. Beide prosesse (splyting en polyA-toevoeging) vind gelyktydig plaas. Óf

a. Poli A byvoegende ensieme kom daar voor die spliceosoom. In daardie geval word poli A by plek #1 naby die einde van ekson 4 gevoeg, en res van intron 4 (en res van geen) word nooit getranskribeer nie, of

b. Die spliceosoom kom eerste daar . In daardie geval word Intron 4 getranskribeer en uitgesplits voordat poli A bygevoeg kan word. (In hierdie geval word poli A eerder aan die einde van ekson 6 bygevoeg.)

4. Hoekom is 2 vorme van teenliggaampies nodig?

a. Membraangebonde vorm van teenliggaampies: Dien as reseptor vir antigeen = lokval om op te spoor wanneer antigeen teenwoordig is. Binding van antigeen (ligand) aan teenliggaam (reseptor) dien as sneller om teenliggaampies te begin afskei.

b. Afgeskeide (oplosbare) vorm: Dien as effektor - voer die belangrikste funksie van die immuunstelsel uit - bind aan oplosbare antigeen in liggaamsvloeistowwe en veroorsaak vernietiging van antigeen op verskeie maniere.

Probeer probleme 4-13 en amp 4-14 om regulasies en alternatiewe splitsing te hersien.

IV. Regulasie by vertaling.

A. Hoe om die tempo van vertaling te beheer? In prinsiep:

1. Kan halfleeftyd van mRNA reguleer (beheertempo van degradasie).

a. In prokariote het die meeste mRNA's 'n kort 1/2 lewe in eukariote dit is nie noodwendig so nie.

b.Verskillende eukariotiese mRNA's het baie verskillende halfleeftye.

2. Kan die tempo van aanvang van vertaling reguleer (beheer hoe effektief vertaling begin).

B. Enkele bekende voorbeelde van regulering van vertaling. (Die beginsels is belangriker as die besonderhede, maar diagramme is op uitdeelstuk 12C om aantekeninge makliker te maak.)

  • Funksie: Ferritien is 'n intrasellulêre proteïen wat oortollige yster stoor. (Transferrien en sy reseptor is in die afdeling oor RME bespreek.)
  • Algehele: Regulerende stelsel is soortgelyk aan induksie/onderdrukking, maar dit is translasie, nie transkripsie nie, wat deur die regulatoriese proteïen beïnvloed word.
  • Dit is nog 'n voorbeeld van koördinaatbeheer. Daar is een trans-werkende faktor hier (regulatoriese proteïen), maar beide mRNA's het dieselfde cis-werkende volgorde.
  • Sien Becker, vye. 23-31 & 23-32 (23-33 & 23-34) as jy nuuskierig is oor die besonderhede.

*'n Vraag om oor na te dink: Regulerende proteïen bind aan mRNA vir proteïen B aan die 5'-kant (blokkerende inisiasie) en aan mRNA vir proteïen A aan die 3'-kant (blokkeer degradasie), soos getoon op uitdeelstuk 12C. Gegewe die inligting hierbo, wat is proteïen A, en wat is proteïen B? Watter een is ferritien en watter een is die transferrienreseptor? Jy kan jou antwoord in Becker nagaan of hierdie diagram gebruik.

  • In die afwesigheid van heem vind inhibisie plaas, en translasie word geblokkeer. Geen globien geproduseer nie.
  • Heme blokkeer die inhibisie. Daarom gaan vertaling voort in die teenwoordigheid van heem. Heme verlig die blok in vertaling, en globin word gemaak.

2. Gebruik van 'n regulerende RNA -- RNA interferensie (RNAi)

a. Transwerkende faktore kan RNA wees . Nie alle regulatoriese faktore is proteïene nie - sommige is kort RNA's. (Dit is gewoonlik afgelei van dubbelstrengs RNA -- Sien Becker fig. 23-33 &. 23-34 (23-35 &. 23-36.)

b. Hoe beïnvloed 'n kort RNA vertaling?

(1). Inhibisie (gewone geval): Klein RNA bind aan mRNA → Vorming van dubbelstrengs RNA. Dit veroorsaak degradasie &/of inhibisie van translasie van die mRNA.

(2). Stimulasie: Sommige onlangse gevalle is ontdek waarin klein RNA aan mRNA bind en translasie 'opreguleer'. Meganisme tot dusver onbekend.

c. Gebruik in regulasie: Selle produseer natuurlik mikro-RNA's wat aan mRNA's bind en translasie reguleer soos hierbo. Die gebruik van kort regulatoriese RNA's om translasie te blokkeer blyk belangrik te wees tydens regulering van ontwikkeling. Sien Becker fig. 23-34 (23-36).

d. Gebruik in die Lab as 'n hulpmiddel: Genoem RNAi = RNA-interferensie. Die gebruik van kunsmatig bygevoegde kort dubbelstring (ds) RNA om transkripsie te blokkeer * /vertaling en skakel gene af is baie algemeen. (Sien Becker fig. 23-33 [23-35].) Ensieme van sel skakel bygevoegde ds RNA om in kort enkelstring RNA wat inmeng met translasie en/of transkripsie* soos in b. Dieselfde effek as om antisense RNA by te voeg (maar werk beter). Fire & Mello het die 2006 Nobelprys in Fisiologie of Geneeskunde ontvang vir die ontdekking van RNAi.

* Ons het gekonsentreer op die effekte van RNAi op vertaling. Sommige kort RNA's kan egter transkripsie inhibeer deur die toestand van chromatien te beïnvloed - dit kan metilering van die histone en/of DNA stimuleer.

V. Post Translationele Regulasie. Moenie vergeet nie: regulering vind ook plaas na translasie -- nadat proteïene gemaak is, kan hul aktiwiteit gemoduleer word, soos vir EIF2 hierbo. Baie voorbeelde van post-translasiemodifikasie het reeds na vore gekom en meer sal later bespreek word. Hier is 'n opsomming (meestal resensie):

A. Kovalente wysiging. Proteïene kan óf omkeerbaar óf permanent kovalent gemodifiseer word. Enkele voorbeelde:

1. omkeerbaar -- deur fosforilering en defosforilering asetilering & deasetilering, ens.

2. Onomkeerbaar -- deur die verwydering van N-terminale met., byvoeging van suikers -- glikosilering, ens.

B. Niekovalente wysiging. Proteïene kan geaktiveer of geïnhibeer word deur omkeerbare niekovalente binding van ander faktore -- klein molekule allosteriese effektors, ander proteïene soos kalmodulien ('n belangrike Ca 2+ bindende proteïen wat later bespreek sal word), ens.

C. Degradasie. Proteïene kan selektief vernietig of 'omgekeer' word.

1. Halfleeftyd verskil. Nie alle proteïene het dieselfde halfleeftyd nie.

2. Belangrikheid: Belangrike voorbeeld van 'n familie van proteïene wat almal 'n kort halfleeftyd het = sikliene beheer progressie deur selsiklus. Verskillende sikliene beheer oorgange van G1 na S, G2 na M ens. Sikliene word gemaak soos nodig en afgebreek onmiddellik na gebruik.

3. mRNA vs proteïen: Die term 'halfleeftyd' kan verwys na die stabiliteit van die mRNA of die stabiliteit van die proteïen. Beide mRNA's en proteïene kan kort of lang halfleeftye hê. Vir sikliene word beide die mRNA's vir die proteïene en die proteïene self (die sikliene) na gebruik afgebreek. Meer hieroor wanneer ons die besonderhede van die selsiklus dek.

4. Rol van Proteasome: Die meeste sellulêre proteïene wat afgebreek moet word, is gemerk met veelvuldige molekules van ubikitien en opgebreek in proteasome. (Becker, fig. 23-35 of Sadava fig. 16.25 (16.24) ). Sien notas van lesing 8 van vir meer besonderhede oor proteasome.

D. Ligging. Proteïene kan geaktiveer of geïnhibeer word deur 'n verandering van ligging. Byvoorbeeld, vervoerders soos GLUT4 werk slegs as dit in die plasmamembraan geplaas word as hulle in vesikels gesekwestreer is, is hulle onaktief. Vervoer van glukose in die sel kan gereguleer word deur die GLUT4 in en uit die membraan te beweeg.


IV. Inleiding tot sein
(Hoofstuk 7 van Sadava, Hoofstuk 14 van Becker. Gedetailleerde verwysings volgende keer.)

A. Groot kwessies

1. Wat behels sein?

a. Hoe word boodskappe van een sel na 'n ander gestuur?
b. Hoe word seine ontvang?
c. Hoe produseer seine 'n reaksie in die teikensel?

2. Hoe vind seintransduksie plaas? Hoe word 'n sein van buite'n reaksie lewer binne die teikensel?

a. Hoe word seine oor membrane oorgedra?
b. Hoe word versterking van die sein verkry?

3. Hoekom die moeite doen met sein? Waarvoor is dit?

a. Dit is nodig sodat gebeure in 'n veelsellige organisme gekoördineer kan word.
b. Dit is nie genoeg om te reguleer wat een sel doen nie!

B. Gewone metode -- een sel skei seinmolekules af wat bind aan 'n reseptor op (of binne) 'n teikensel → amplifikasie → groot effek in teikensel. Tipes versterking:

1. Opening van ioonkanale -- die oopmaak van 'n paar (ligand-omheinde kanale) veroorsaak die opening van meer (spanning-omheinde kanale), wat 'n groot verandering in ioonkonsentrasies en proteïenaktiwiteit veroorsaak.

2. Kaskenades van modifikasies -- byvoorbeeld, die byvoeging van fosfate by ensieme wat kinases of fosfatases is, hulle aktiveer, sodat hulle meer proteïene verander, ensovoorts.

3. Beïnvloed transkripsie &/of vertaling -- maak meer van teikenproteïen.

C. Hoe om seinmolekules te klassifiseer

1. Volgens tipe sel wat hulle maak en/of teikenligging. Waar kom die seine vandaan, en waarheen gaan hulle? (endokriene, parakriene, ens. -- uitdeelstuk hieroor volgende keer.)

2. Deur chemiese eienskappe -- hidrofobies (lipiedoplosbaar) of hidrofiel (wateroplosbaar)?

Volgende keer: seinbesonderhede: seine, reseptore, modusse van versterking en versterkertransduksie


Eenheid IV: Regulering van geenuitdrukking - Biologie

Geenuitdrukking verwys na die meerstapproses wat uiteindelik lei tot die produksie van 'n funksionele geenproduk, hetsy ribonukleïensuur (RNA) of proteïen. Die eerste stap in geenuitdrukking, die gebruik van deoksiribonukleïensuur (DNA) vir die sintese van RNA (transkripsie), is die primêre plek van regulering in beide prokariote en eukariote. In eukariote behels geenuitdrukking egter ook uitgebreide posttranskripsionele en posttranslasionele prosesse sowel as aksies wat toegang tot bepaalde streke van die DNA beïnvloed. Elkeen van hierdie stappe kan gereguleer word om bykomende beheer te bied oor die soorte en hoeveelhede funksionele produkte wat geproduseer word.

Nie alle gene word gereguleer nie. Byvoorbeeld, gene wat beskryf word as konstitutiewe enkodeer produkte wat benodig word vir basiese sellulêre funksies en word dus voortdurend uitgedruk. Hulle staan ​​ook bekend as "huishouding"-gene. Gereguleerde gene word egter slegs onder sekere omstandighede uitgedruk. Hulle kan in alle selle of slegs in 'n subset van selle uitgedruk word, byvoorbeeld hepatosiete. Die vermoë om geenuitdrukking te reguleer (dit wil sê om te bepaal of, hoeveel en wanneer spesifieke geenprodukte gemaak gaan word) gee die sel beheer oor struktuur en funksie. Dit is die basis vir sellulêre differensiasie, morfogenese en aanpasbaarheid van enige organisme. Beheer van geenuitdrukking word die beste in prokariote verstaan, maar baie temas word in eukariote herhaal. Figuur 32.1 lys 'n paar algemene strategieë wat in geenregulering gebruik word.

Figuur 32.1 Beheer van geenuitdrukking. mRNA = boodskapper-RNA.

II. REGULATORIESE VOLGORDE EN MOLEKULES

Regulering van transkripsie, die aanvanklike stap in alle geenuitdrukking, word beheer deur regulatoriese volgordes van DNA, gewoonlik ingebed in die niekoderende streke van die genoom. Die interaksie tussen hierdie DNS-segmente en regulatoriese molekules, soos transkripsiefaktore, kan die transkripsiemasjinerie betrek of onderdruk, wat die soorte en hoeveelhede produkte wat geproduseer word, beïnvloed. Hierdie DNS-volgordes wat 'n geen flankeer, word cis-werkend genoem omdat hulle die uitdrukking van gene slegs op dieselfde chromosoom beïnvloed (sien bl. 423). 'n Trans-werkende faktor is die regulerende molekule self, wat deur die sel kan beweeg (diffuseer) vanaf sy sinteseplek na sy DNA-bindingsplek (Figuur 32.2). Byvoorbeeld, 'n proteïentranskripsiefaktor ('n trans-werkende molekule) wat 'n geen op chromosoom 6 reguleer, kan self uit 'n geen op chromosoom 11 geproduseer word. Die binding van proteïene aan DNS is deur strukturele motiewe soos die sinkvinger (Figuur 32.3), leucine rits, of helix-draai-heliks in die proteïen. [Let wel: Sommige trans-werkende faktore kan geenuitdrukking negatief beïnvloed.]

Figuur 32.2 Cis-werkende elemente en trans-werkende molekules. mRNA = boodskapper-RNA Pol II = RNA-polimerase II.

III. REGULERING VAN PROKARIOTIESE GEEN-UITDRUKKING

In prokariote soos Escherichia coli (E. coli), vind regulering van geenuitdrukking hoofsaaklik plaas op die vlak van transkripsie en word in die algemeen bemiddel deur die binding van trans-werkende proteïene aan cis-werkende regulerende elemente op hul enkele DNA-molekule (chromosoom). [Let wel: Die regulering van die eerste stap in die uitdrukking van 'n geen is 'n doeltreffende benadering, in soverre energie nie vermors word om onnodige geenprodukte te maak nie.] Transkripsiebeheer in prokariote kan die aanvang of voortydige beëindiging van transkripsie behels.

A. Transkripsie van boodskapper-RNA vanaf bakteriese operone

In bakterieë word die strukturele gene wat kodeer vir proteïene betrokke by 'n spesifieke metaboliese pad dikwels opeenvolgend op die chromosoom gevind saam met die cis-werkende regulatoriese elemente wat die transkripsie van hierdie gene bepaal. Die transkripsieproduk is 'n enkele polisistroniese boodskapper-RNA (mRNA) (sien bl. 418). Die gene word dus gekoördineerd beheer (dit wil sê, as 'n eenheid aan- of afgeskakel). Daar word na hierdie hele pakket verwys as 'n operon.

B. Rol van operateurs in prokariotiese transkripsie

Prokariotiese operone bevat 'n operateur, 'n segment van DNS wat die aktiwiteit van die strukturele gene van die operon reguleer. As die operateur nie deur 'n onderdrukkermolekule gebind word nie, RNA polimerase gaan oor die operateur en bereik die proteïenkoderende gene wat dit na mRNA transkribeer. As 'n onderdrukkermolekule aan die operateur gebind is, sal die polimerase is geblokkeer en produseer nie mRNA nie. Solank die onderdrukker aan die operateur gebind is, word geen proteïene gemaak nie. Wanneer 'n induseerdermolekule egter teenwoordig is, bind dit aan die onderdrukker, wat veroorsaak dat die onderdrukker van vorm verander sodat dit nie meer die operateur bind nie. Wanneer dit gebeur, sal die RNA polimerase kan voortgaan met transkripsie. Een van die bes verstaanbare voorbeelde is die induseerbare laktose-operon van E. coli wat beide positiewe en negatiewe regulering illustreer (Figuur 32.4).

C. Die laktose-operon

Die laktose (lac) operon bevat die gene wat kodeer vir drie proteïene wat betrokke is by die katabolisme van die disakkaried laktose: Die lacZ geenkodes vir &beta-galaktosidase, wat laktose hidroliseer tot galaktose en glukose die lacYgeenkodes vir 'n deurdring, wat die beweging van laktose in die sel vergemaklik en die lacA geenkodes vir tiogalaktosied transasetilase, wat laktose asetileer. [Let wel: Die fisiologiese funksie van hierdie asetilering is onbekend.] Al hierdie proteïene word slegs maksimaal geproduseer wanneer laktose vir die sel beskikbaar is en glukose nie. [Let wel: Bakterieë gebruik glukose, indien beskikbaar, as brandstof bo enige ander suiker.] Die regulatoriese gedeelte van die operon is stroomop van die drie strukturele gene en bestaan ​​uit die promotorgebied waar RNA polimerase bind en twee bykomende plekke, die operateur (O) plek en die CAP plek, waar regulatoriese proteïene bind. Die lacZ, lacY, en lacA gene word slegs uitgedruk wanneer die O-plek leeg is en die CAP-plek gebind word deur 'n kompleks van sikliese adenosienmonofosfaat ([cAMP] sien bl. 94) en die katabolietaktivatorproteïen (CAP), soms die cAMP-regulerende proteïen (CRP) genoem. ). 'n Regulerende geen, die lacI geen, kodeer vir die onderdrukkerproteïen ('n trans-werkende faktor) wat met hoë affiniteit aan die O-plek bind. [Let wel: Die lacI geen het sy eie promotor.]

Figuur 32.3 Sink (Zn) vinger is 'n algemene motief in proteïene wat DNA bind. Cys = sisteïen His = histidien.

Figuur 32.4 Die laktose-operon van E. coli. *[Let wel: Selfs wanneer die operon deur katabolietonderdrukking afgeskakel is, dissosieer die onderdrukker kortstondig teen 'n stadige tempo van die operateur, wat 'n baie lae vlak van uitdrukking moontlik maak. Die sintese van 'n paar molekules van deurdring (en &beta-galaktosidase) laat die organisme toe om vinnig te reageer sou glukose onbeskikbaar raak.] CAP = katabolietaktiveerderproteïen cAMP = sikliese adenosienmonofosfaat mRNA = boodskapper-RNA.

1. Wanneer slegs glukose beskikbaar is: In hierdie geval word die lac-operon onderdruk (afgeskakel). Onderdrukking word bemiddel deur die onderdrukker proteïenbinding via 'n heliks-draai-heliks-motief (Figuur 32.5) na die operateurterrein, wat stroomaf van die promotorstreek is (sien Figuur 32.4A). Binding van die onderdrukker inmeng met die vordering van RNA polimerase en blokkeer transkripsie van die strukturele gene. Dit is 'n voorbeeld van negatiewe regulering.

2. Wanneer slegs laktose beskikbaar is: In hierdie geval word die lac-operon geïnduseer (maksimaal uitgedruk, of aangeskakel). 'n Klein hoeveelheid laktose word omgeskakel na 'n isomeer, allolaktose. Hierdie verbinding is 'n induseerder wat aan die onderdrukkerproteïen bind, wat die konformasie daarvan verander sodat dit nie meer aan die operateur kan bind nie. In die afwesigheid van glukose, adenielsiklase aktief is, en voldoende hoeveelhede cAMP word gemaak en bind aan die CAP-proteïen. Die cAMP-CAP trans-werkende kompleks bind aan die CAP-plek, wat veroorsaak RNA polimerase om transkripsie meer doeltreffend by die promotorwebwerf te begin (sien Figuur 32.4B). Dit is 'n voorbeeld van positiewe regulering. Die transkripsie is 'n enkele polisistroniese mRNA-molekule wat drie stelle begin- en stopkodons bevat. Translasie van die mRNA produseer die drie proteïene wat toelaat dat laktose vir energieproduksie deur die sel gebruik word. [Let wel: In teenstelling met die induceerbare lacZ, lacY, en lacA gene, wie se uitdrukking gereguleer word, die lacI geen is konstitutief. Sy geenproduk, die onderdrukkerproteïen, word altyd gemaak en is aktief tensy die induseerder teenwoordig is.]

3. Wanneer beide glukose en laktose beskikbaar is: In hierdie geval is transkripsie van die lac-operon weglaatbaar, selfs al is laktose in 'n hoë konsentrasie teenwoordig. Adenielsiklase word geïnhibeer in die teenwoordigheid van glukose ('n proses bekend as kataboliet-onderdrukking) dus vorm geen cAMP-CAP-kompleks nie, en die CAP-plek bly leeg. RNA polimerase is dus nie in staat om transkripsie effektief te inisieer nie, alhoewel die onderdrukker dalk nie aan die operateurstreek gebind is nie. Gevolglik word die drie strukturele gene van die operon nie uitgedruk nie (sien Figuur 32.4C).

Figuur 32.5 Heliks-draai-heliks-motief van die lac-onderdrukkerproteïen.

D. Tryptofaan-operon

Die triptofaan (trp) operon bevat vyf strukturele gene wat kodeer vir ensieme wat benodig word vir die sintese van die aminosuur, triptofaan. Soos met die lac-operon, is die trp-operon onderhewig aan negatiewe beheer. Vir die onderdrukbare trp-operon sluit negatiewe beheer egter in dat Trp self aan 'n onderdrukker-proteïen bind en die binding van die onderdrukker aan die operateur vergemaklik: Trp is 'n medepressor. Omdat onderdrukking deur Trp nie altyd volledig is nie, anders as die lac-operon, word die trp-operon ook gereguleer deur 'n proses bekend as attenuasie. Met verswakking word transkripsie begin, maar dit word lank voor voltooiing beëindig (Figuur 32.6). As Trp volop is, word transkripsie-inisiasie wat onderdrukking deur Trp ontsnap het, verswak (gestop) deur die vorming aan die 5ʹ-punt van die mRNA van 'n haarnaald (stam-lus) struktuur soos wat gesien word in rho-onafhanklike terminasie (sien bl. 421) ). [Let wel: Transkripsie en translasie is tydelik gekoppel in prokariote (sien bl. 438), en dus lei verswakking ook tot die vorming van 'n afgeknotte, nie-funksionele peptiedproduk wat vinnig afgebreek word.] As Trp skaars word, word die operon uitgedruk. . Die 5ʹ-end van die mRNA bevat twee aangrensende kodons vir Trp. Die gebrek aan Trp veroorsaak dat ribosome by hierdie kodons stop, wat streke van die mRNA bedek wat nodig is vir die vorming van die verswakkende haarnaald. Dit voorkom verswakking en laat transkripsie voort.

Figuur 32.6 Verswakking van transkripsie van die trp-operon wanneer triptofaan volop is. mRNA = boodskapper-RNA.

Transkripsionele verswakking kan in prokariote voorkom omdat translasie van 'n mRNA begin voordat die sintese daarvan voltooi is. Dit kom nie in eukariote voor nie omdat die teenwoordigheid van 'n membraangebonde kern ruimtelik en tydelik transkripsie en translasie skei.

E. Koördinering van transkripsie en translasie in prokariote

Waar transkripsionele regulering van mRNA-produksie primêr in bakterieë is, vind regulering op die vlak van ribosomale RNA (rRNA) en proteïensintese ook plaas en speel belangrike rolle in die mikrobe se vermoë om by omgewingstres aan te pas.

1. Streng reaksie: E. coli het sewe operone wat die rRNA sintetiseer wat nodig is vir ribosoomsamestelling, en elkeen word gereguleer in reaksie op veranderinge in omgewingstoestande. Regulering in reaksie op aminosuurhongersnood staan ​​bekend as die streng reaksie. Die binding van 'n ongelaaide oordrag-RNA (tRNA) aan die A-plek van 'n ribosoom (sien bl. 436) veroorsaak 'n reeks gebeurtenisse wat lei tot die produksie van 'n polifosforileerde guanosien, ppGpp.Die sintese van hierdie ongewone afgeleide van guanosiendifosfaat (BBP) word gekataliseer deur streng faktor (RelA), 'n ensiem wat fisies met ribosome geassosieer word. Verhoogde vlakke van ppGpp lei tot inhibisie van rRNA-sintese (Figuur 32.7). [Let wel: Benewens rRNA, word tRNA-sintese en sommige mRNA-sintese (byvoorbeeld vir ribosomale proteïene) ook geïnhibeer. Die sintese van mRNA's vir ensieme wat benodig word vir aminosuurbiosintese word egter nie geïnhibeer nie. ppGpp blyk promotorseleksie te verander deur die gebruik van verskillende sigma-faktore vir RNA polimerase (sien bl.419.]

Figuur 32.7 Regulering van transkripsie deur die streng reaksie op aminosuurhonger. S = Svedberg eenheid.

2. Regulerende ribosomale proteïene: Operasies vir ribosomale proteïene (r-proteïene) kan deur 'n oormaat van hul eie proteïenprodukte geïnhibeer word. Vir elke operon funksioneer een spesifieke r-proteïen in die onderdrukking van translasie van die polisistroniese mRNA vanaf daardie operon (Figuur 32.8). Die r-proteïen doen dit deur te bind aan die Shine-Dalgarno (SD) volgorde geleë op die mRNA net stroomop van die eerste inisiërende AUG kodon (sien bl. 439) en op te tree as 'n fisiese belemmering vir die binding van die klein ribosomale subeenheid aan die SD-volgorde. Een r-proteïen inhibeer dus sintese van al die r-proteïene van die operon. Hierdie selfde r-proteïen bind ook aan rRNA en met 'n hoër affiniteit as vir mRNA. As die konsentrasie van rRNA daal, is die r-proteïen dan beskikbaar om sy eie mRNA te bind en die translasie daarvan te inhibeer. Hierdie gekoördineerde regulering hou die sintese van r-proteïene in balans met die transkripsie van rRNA, sodat elkeen in gepaste hoeveelhede teenwoordig is vir die vorming van ribosome.

Figuur 32.8 Regulering van translasie deur 'n oormaat ribosomale proteïene. mRNA = boodskapper-RNA rRNA = ribosomale RNA r-proteïen = ribosomale proteïen.

IV. REGULERING VAN EUKARIOTIESE GEEN-UITDRUKKING

Die hoër graad van kompleksiteit van eukariotiese genome, sowel as die teenwoordigheid van 'n kernmembraan, noodsaak 'n wyer reeks regulatoriese prosesse. Soos met die prokariote, is die primêre plek van regulering op die vlak van transkripsie. Weereens word die tema van trans-werkende molekules wat aan cis-werkende elemente bind, gesien. Operone word egter oor die algemeen nie in eukariote aangetref nie, wat alternatiewe strategieë moet gebruik om die probleem op te los van hoe om al die gene wat nodig is vir 'n spesifieke reaksie, koördineer te reguleer. In eukariote word geenuitdrukking ook op verskeie vlakke anders as transkripsie gereguleer. Byvoorbeeld, die belangrikste maniere van posttranskripsionele regulering op die mRNA-vlak is alternatiewe mRNA-splyting, beheer van mRNA-stabiliteit en beheer van translasiedoeltreffendheid. Bykomende regulering op proteïenvlak vind plaas deur meganismes wat stabiliteit, verwerking of teiken van die proteïen moduleer.

Figuur 32.9 Kombinatoriese beheer van transkripsie.

A. Trans-werkende molekules

Spesifieke transkripsiefaktore is trans-werkende DNA-bindende proteïene wat as transkripsie-aktiveerders funksioneer. Hulle het ten minste twee bindingsdomeine: die DNA-bindende domein, en die transkripsie-aktiveringsdomein. Die DNS-bindende domein bevat spesifieke strukturele motiewe, soos sinkvinger (sien bl. 450), wat konsensusvolgorde in DNS bind. Die transkripsie-aktiveringsdomein werf ander proteïene, soos die algemene transkripsiefaktore ([GTF's] sien p.423) en koaktiveerders (byvoorbeeld, histoon asetieltransferases [Hoede] sien bl. 422). Dit fasiliteer die vorming van die transkripsie-inisiasiekompleks (RNA-polimerase II plus die GTF's) by die promotor, en aktiveer dus transkripsie (Figuur 32.9). Regulering word bereik deur die vorming van 'n multiproteïenkompleks wat aan DNA gebind is, met proteïen-proteïen- en proteïen-DNS-interaksies wat die samestelling van die kompleks beheer. Alhoewel aktiveringsdomeine 'n verskeidenheid proteïene werf, is die spesifieke effek van enige een van hulle afhanklik van die proteïensamestelling van die kompleks. Dit staan ​​bekend as kombinatoriese beheer. [Let wel: DNA-bindende proteïene kan ook transkripsie inhibeer.]

B. Cis-werkende regulatoriese elemente

Die behoefte om 'n groep gene te koördineer om 'n spesifieke reaksie te veroorsaak, is van sleutelbelang in veelsellige organismes insluitend mense. 'n Onderliggende tema kom herhaaldelik voor: 'n Proteïen bind aan 'n regulatoriese konsensuselement op elk van die gene in die groep en beïnvloed die uitdrukking van daardie gene op 'n koördinerende wyse, selfs al is hulle op verskillende chromosome. Byvoorbeeld, hormoon-respons-elemente (HRE's) is cis-werkende DNA-volgordes wat trans-werkende proteïenfaktore bind en geenuitdrukking reguleer in reaksie op hormonale seine. Oor die algemeen bind hormone óf aan intrasellulêre reseptore (steroïedhormone is 'n voorbeeld sien bl. 240) óf aan sel-oppervlak reseptore (die peptiedhormoon glukagon is 'n voorbeeld sien bl. 314).

Figuur 32.10 Transkripsieregulering deur intrasellulêre steroïedhormoonreseptore. GRE = glukokortikoïed-respons element ('n voorbeeld van 'n hormoon-respons element) GR = glukokortikoïed reseptor.

1. Regulerende seine bemiddel deur intrasellulêre reseptore: Lede van die kernreseptor-superfamilie, wat die steroïedhormoon (glukokortikoïede, mineralokortikoïede, androgene en estrogene), vitamien D, retinoïensuur en tiroïedhormoonreseptore insluit, beïnvloed almal direk geenuitdrukking deur as spesifieke transkripsiefaktore te funksioneer. Hierdie reseptore bevat dus 'n DNA-bindende domein en 'n aktiveringsdomein. Hulle bevat ook 'n ligand-bindende domein. Byvoorbeeld, steroïedhormone soos kortisol ('n glukokortikoïed) bind aan oplosbare, intrasellulêre reseptore by die ligand-bindende domein (Figuur 32.10). Binding veroorsaak 'n konformasieverandering in die reseptor wat dit aktiveer. Die reseptor-ligand-kompleks gaan die kern binne, dimeriseer en bind via 'n sinkvingermotief aan kern-DNS by 'n cis-werkende regulerende element, die glukokortikoïed-reaksie-element (GRE), 'n voorbeeld van 'n HRE. Binding laat werwing van koaktiveerders na die aktiveringsdomein toe en lei tot verhoogde uitdrukking van kortisol-responsiewe gene, wat elkeen onder die beheer van sy eie GRE is. Binding van die reseptor-hormoonkompleks aan die GRE laat koördineerde uitdrukking van 'n groep teikengene toe, selfs wanneer hierdie gene op verskillende chromosome geleë is. Die GRE kan stroomop of stroomaf van die gene wat dit reguleer geleë wees en is in staat om op groot afstande van daardie gene af te funksioneer. Die GRE kan dus as 'n ware versterker funksioneer (sien bl. 424). [Let wel: As dit met corepressors geassosieer word, inhibeer hormoon-reseptor komplekse transkripsie.]

2. Regulerende seine bemiddel deur sel-oppervlak reseptore: Seloppervlakreseptore sluit in dié vir insulien, epinefrien en glukagon. Glukagon, byvoorbeeld, is 'n peptiedhormoon wat sy G-proteïengekoppelde plasmamembraanreseptor op glukagon-responsiewe selle bind. Hierdie ekstrasellulêre sein word dan oorgedra na intrasellulêre cAMP (Figuur 32.11 sien ook Figuur 8.7 op bl. 95), wat proteïenuitdrukking (en aktiwiteit) kan beïnvloed deur proteïenkinase A-gemedieerde fosforilering. In reaksie op 'n toename in cAMP, word 'n trans-werkende faktor (cAMP respons element-bindende [CREB] proteïen) gefosforileer en geaktiveer. Aktiewe CREB proteïen bind via 'n leucine rits motief aan 'n cis-werkende regulatoriese element, die cAMP respons element (CRE), wat lei tot transkripsie van teikengene met CREs in hul promotors. [Let wel: Die gene vir fosfoenolpiruvaat karboksikinase en glukose 6-fosfatase, sleutelensieme van glukoneogenese (sien bl. 117), is voorbeelde van gene wat deur die cAMP/CRE/CREB-stelsel opgereguleer word.]

Figuur 32.11 Transkripsieregulering deur reseptore wat in die selmembraan geleë is. [Let wel: Sikliese AMP aktiveer proteïenkinase A wat cAMP respons element-bindende (CREB) proteïen fosforileer.] CRE = cAMP respons element.

Figuur 32.12 Weefselspesifieke alternatiewe splitsing produseer veelvuldige verwante proteïene, of isovorme, vanaf 'n enkele geen.

C. Regulering deur verwerking van boodskapper-RNA

Eukariotiese mRNA ondergaan verskeie modifikasies voordat dit vanaf die kern na die sitoplasma uitgevoer word vir gebruik in proteïensintese (sien bl. 418). Bedekking aan die 5ʹ-end, polyadenilation by die 3ʹ-end, en splitsing is noodsaaklike verwerkingsgebeure vir die produksie van 'n funksionele eukariotiese boodskapper vanaf die meeste pre-mRNA (sien bl. 425), en variasies in hierdie gebeurtenisse kan geenuitdrukking beïnvloed. Boodskapstabiliteit beïnvloed boonop ook geenuitdrukking.

1. Keuse van splitsingsplek: Weefselspesifieke proteïenisovorme kan van dieselfde pre-mRNA gemaak word deur differensiële kotranskriptionele verwerking, veral die gebruik van alternatiewe splitsingsplekke (Figuur 32.12). Byvoorbeeld, tropomiosien (TM) is 'n aktienfilamentbindende proteïen wat die funksies van aktien in beide spier- en niespierselle reguleer. Sy pre-mRNA ondergaan weefsel-spesifieke differensiële splitsing om 'n aantal TM isovorme te lewer (sien bl. 427).

Meer as 60% persent van die ongeveer 25 000 gene in die menslike genoom ondergaan differensiële splitsing. Die gebruik van alternatiewe poliadenilasie- en transkripsiebeginplekke word ook in baie gene gesien. Dit verklaar, ten minste gedeeltelik, hoe 25 000 gene aanleiding kan gee tot honderdduisende proteïene.

2. Messenger RNA redigering: Selfs nadat mRNA volledig verwerk is, kan dit addisionele posttranskripsionele modifikasie ondergaan waarin 'n basis in die mRNA verander word. Dit staan ​​bekend as RNA redigering. 'n Belangrike voorbeeld by mense kom voor met die transkripsie vir apolipoproteïen (apo) B, 'n noodsaaklike komponent van chylomikrone (sien bl. 228) en baie lae digtheid lipoproteïene ([VLDL] sien bl. 231). Apo B mRNA word in die lewer en die dunderm gemaak. Slegs in die ingewande word die C-residu in die CAA-kodon vir glutamien egter na U gedeamineer, wat die sinskodon verander na 'n nonsens- of stopkodon (UAA), soos getoon in Figuur 32.13. Dit lei daartoe dat 'n korter proteïen (apo B-48, wat 48% van die boodskap verteenwoordig) in die ingewande gemaak word (en in chylomikrone opgeneem word) as wat in die lewer gemaak word (apo B-100, vollengte, opgeneem in VLDL) .

Figuur 32.13 RNA redigering van apolipoproteïen (apo) B in die ingewande en generering van die apo B-48 proteïen wat nodig is vir chylomikron sintese. Gln = glutamien mRNA = boodskapper RNA.

3. Messenger RNA stabiliteit: Hoe lank 'n mRNA in die sitosol bly voordat dit afgebreek word, beïnvloed hoeveel proteïenproduk daaruit geproduseer kan word. Regulering van ystermetabolisme en die gene-stilmaakproses van RNA-interferensie illustreer die belangrikheid van mRNA-stabiliteit in die regulering van geenuitdrukking.

a. Yster metabolisme: Transferrien is 'n plasmaproteïen wat yster vervoer. Transferrien bind aan sel-oppervlak reseptore (transferrien reseptore [TfRs]) wat geïnternaliseer word en selle, soos eritroblaste, van yster voorsien. Die mRNA vir die TfR het verskeie cis-werkende yster-responsiewe elemente (IREs) aan sy 3-kant. IRE's het 'n kort stam-lus-struktuur wat gebind kan word deur transwerkende ysterregulerende proteïene ([IRP's] Figuur 32.14). Wanneer die ysterkonsentrasie in die sel laag is, bind die IRP's aan die 3-IRE's en stabiliseer die mRNA vir TfR, wat TfR-sintese moontlik maak. Wanneer intrasellulêre ystervlakke hoog is, word die IRP's afgebreek. Die gebrek aan IRP's gebind aan die mRNA verhaas die vernietiging daarvan, wat lei tot verminderde TfR-sintese. [Let wel: Die mRNA vir apoferritien, 'n intrasellulêre proteïen van ysterberging, het 'n enkele IRE aan sy 5ʹ-punt. Wanneer ystervlakke in die sel laag is, bind IRP's die 5ʹ-IRE en verhoed die gebruik van die mRNA, en minder apoferritien word gemaak. Wanneer yster in die sel ophoop, word die IRP afgebreek, wat sintese van apoferritienmolekules toelaat om die oortollige yster te stoor. ALAS2, die gereguleerde ensiem van heemsintese (sien bl. 279) in eritroblaste, bevat ook 'n 5-IRE.]

Figuur 32.14 Regulering van transferrienreseptor (TfR) sintese. IRP = ysterregulerende proteïen. [Let wel: Die IRE's is geleë in die 3ʹ UTR (onvertaalde streek) van die TfR mRNA.]

b. RNA interferensie: RNA-interferensie (RNAi) is 'n meganisme van genestilstelling deur verminderde uitdrukking van mRNA, hetsy deur onderdrukking van translasie of deur verhoogde degradasie. Daar word vermoed dat dit 'n sleutelrol speel in sulke fundamentele prosesse soos selproliferasie, differensiasie en apoptose. RNAi word bemiddel deur kort (

22 bp), nie-koderende RNA's genoem mikroRNA's (miRNA's), wat ontstaan ​​uit veel langer, genomies-gekodeerde kerntranskripsies, primêre miRNA (pri-miRNA) wat gedeeltelik in die kern tot pre-miRNA verwerk word deur 'n endonuklease (Drosha) dan na die sitoplasma vervoer. Daar, 'n endonuklease (Dicer) voltooi die verwerking en genereer kort, dubbelstring miRNA. 'n Enkele string (die gids, of antisense string) van die miRNA assosieer met 'n sitosoliese proteïenkompleks bekend as die RNA-geïnduseerde stilmaakkompleks (RISC). Die gidsstring hibridiseer met 'n komplementêre volgorde op 'n volle lengte teiken-mRNA, wat RISC na die mRNA bring. Dit kan lei tot onderdrukking van translasie van die mRNA of die agteruitgang daarvan deur 'n endonuklease (Argonaute/Ago/Snyer) van die RISC. Die mate van komplementariteit blyk die bepalende faktor te wees (Figuur 32.15). RNAi kan ook veroorsaak word deur dubbelstrengige kort interfererende RNA's (siRNA's) wat in 'n sel ingebring word vanaf eksogene bronne. [Let wel: In gewerwelde diere is die funksie van siRNA's wat uit endogene bronne kan ontstaan, onduidelik.]

Figuur 32.15 Biogenese en aksies van miRNA. [Let wel: Die mate van komplementariteit tussen die teikenboodskapper-RNA (mRNA) en die mikroRNA (miRNA) bepaal die finale uitkoms.] RISC = RNA-geïnduseerde stilmaakkompleks.

1) RNA-interferensie-gebaseerde terapeutika: Modulasie van geenuitdrukking deur siRNA te verskaf om RNAi te aktiveer, het enorme terapeutiese potensiaal. Die eerste kliniese proef van RNAi-gebaseerde terapie het pasiënte met die neovaskulêre vorm van ouderdomsverwante makulêre degenerasie (AMD) betrek, 'n toonaangewende vorm van volwasse blindheid. Neovaskulêre AMD word veroorsaak deur oorproduksie van vaskulêre endoteelgroeifaktor (VEGF), wat lei tot die spruit van oortollige bloedvate agter die retina. Die vate lek, vertroebel en vernietig dikwels visie (daarom word neovaskulêre AMD ook na verwys as "nat" makulêre degenerasie). 'n SiRNA wat ontwerp is om die mRNA van VEGF te teiken en die agteruitgang daarvan te bevorder, het na kliniese proewe gegaan. Alhoewel aansienlike moeite en hulpbronne bestee is om RNAi-gebaseerde terapeutika te ontwikkel, veral vir die behandeling van kanker, het geen produkte van proewe na die mark gegaan nie. Ontwikkeling is belemmer deur die probleme van geteikende lewering en stabiliteit. Die gebruik van nano-grootte vektore soos liposome kan hierdie probleme uitskakel. Die navorsingstoepassings van RNAi het egter vinnig gegroei.

4. Vertaling van boodskapper-RNA: Regulering van geenuitdrukking kan ook op die vlak van translasie plaasvind. Een meganisme waardeur translasie gereguleer word, is deur fosforilering van die eukariotiese translasie-inisiasiefaktor, eIF-2 (Figuur 32.16). Fosforilering van eIF-2 inhibeer sy funksie en inhibeer dus translasie by die aanvangstap (sien bl. 443). [Let wel: Fosforilering van eIF-2 verhoed die heraktivering daarvan deur GDP-GTP-uitruiling te inhibeer.] Fosforilering word gekataliseer deur kinases wat geaktiveer word in reaksie op omgewingstoestande, soos aminosuurhongersnood, heemtekort in eritroblaste, die teenwoordigheid van dubbelstrengs RNA (sein virale infeksie), en die ophoping van verkeerd gevoude proteïene in die growwe endoplasmiese retikulum.

Figuur 32.16 Regulering van translasie-inisiasie in eukariote deur fosforilering van eukariotiese translasie-inisiasiefaktor, eIF-2. RER = growwe endoplasmiese retikulum ADP = adenosiendifosfaat Pek = anorganiese fosfaat.

D. Regulering deur wysigings aan DNS

Geenuitdrukking in eukariote word ook beïnvloed deur die beskikbaarheid van DNS vir die transkripsionele apparaat, die hoeveelheid DNS en die rangskikking van DNS. [Let wel: Gelokaliseerde oorgange tussen die B- en Z-vorme van DNA (sien bl. 398) kan ook geenuitdrukking beïnvloed.]

1. Toegang tot DNA: In eukariote word DNA gekomplekseer met histoon- en nie-histonproteïene gevind om chromatien te vorm (sien bl. 409). Transkripsie-aktiewe, gedekondenseerde chromatien (euchromatien) verskil op 'n aantal maniere van die meer gekondenseerde, onaktiewe vorm (heterochromatien). Aktiewe chromatien bevat histoon proteïene wat kovalent gemodifiseer is by hul aminoterminale punte deur asetilering of fosforilering (sien bl. 422 vir 'n bespreking van histoon asetilering/deasetilering deur die histoon asetieltransferase en histoon deasetylase ensieme). Sulke modifikasies verminder die positiewe lading van hierdie basiese proteïene, waardeur die sterkte van hul assosiasie met negatief gelaaide DNA verminder word. Dit ontspan die nukleosoom (sien bl. 409), wat transkripsiefaktore toegang tot spesifieke streke op die DNS gee. Nukleosome kan ook herposisioneer word, 'n ATP-vereiste proses wat chromatienhermodellering genoem word. Nog 'n verskil tussen transkripsie-aktiewe en onaktiewe chromatien is die mate van metilering van sitosienbasisse in CG-ryke streke (CpG-eilande) in die promotorgebied van baie gene. Metilering is deur metieltransferases wat S-adenosielmetionien as die metielskenker gebruik (Figuur 32.17). Transkripsie-aktiewe gene is minder gemetileerd (hipometileer) as hul onaktiewe eweknieë, wat daarop dui dat DNA-hipermetilering geenuitdrukking stilmaak. [Let wel: Modifikasie van histone en metilering van DNA is epigeneties. Hulle is oorerflike veranderinge in DNA wat geenuitdrukking verander sonder om die basisvolgorde te verander.]

Figuur 32.17 Die metilering van sitosien in eukariotiese DNA. SAM = S-adenosielmetionien SAH = S-adenosielhomosisteïen.

2. Hoeveelheid DNA: 'n Verandering op of af in die aantal kopieë van 'n geen kan die hoeveelheid geenproduk wat geproduseer word, beïnvloed. 'n Toename in kopiegetal (geenamplifikasie) het bygedra tot verhoogde genomiese kompleksiteit en is steeds 'n normale ontwikkelingsproses in sekere niesoogdierspesies. By soogdiere word geenamplifikasie egter met sommige siektes gesien en in reaksie op spesifieke chemoterapeutiese middels soos metotreksaat, 'n inhibeerder van die ensiem dihidrofolaatreduktase (DHFR), wat nodig is vir die sintese van timidientrifosfaat (TTP) in die pirimidien biosintetiese pad (sien bl. 304). TTP is noodsaaklik vir DNA-sintese. Geenamplifikasie lei tot 'n toename in die aantal DHFR gene en weerstand teen die middel, sodat TTP gemaak kan word.

Figuur 32.18 DNA-herrangskikkings in die generering van immunoglobuliene. V= veranderlike D = diversiteit J = aansluiting.

3. Rangskikking van DNA: Die proses waardeur immunoglobuliene (teenliggaampies) deur B-limfosiete geproduseer word, behels permanente herrangskikkings van die DNA in hierdie selle.Die immunoglobuliene (byvoorbeeld IgG) bestaan ​​uit twee ligte en twee swaar kettings, met elke ketting wat streke van veranderlike en konstante aminosuurvolgorde bevat. Die veranderlike gebied is die resultaat van somatiese rekombinasie van segmente binne beide die ligte- en die swaarkettinggene. Tydens B-limfosietontwikkeling word enkelveranderlike (V), diversiteit (D) en verbindende (J) geensegmente deur geenherrangskikking bymekaar gebring om 'n unieke veranderlike streek te vorm (Figuur 32.18). Hierdie proses laat die generering van 10 9 –10 11 verskillende immunoglobuliene uit 'n enkele geen toe, wat die diversiteit verskaf wat nodig is vir die herkenning van 'n enorme aantal antigene. [Let wel: Die verskuiwing van die membraangebonde vorm na die afgeskeide vorm van immunoglobuliene behels poli-A-plekkeuse (sien bl. 426).]

4. Mobiele DNA-elemente: Transposons (Tns) is mobiele segmente van DNS wat op 'n wesenlik ewekansige wyse van een plek na 'n ander op dieselfde of 'n ander chromosoom beweeg. Beweging word bemiddel deur transposase, 'n ensiem wat deur die Tn self gekodeer word. Beweging kan direk wees, waarin transposase sny uit en plaas dan die Tn by 'n nuwe plek, of replikatief, waarin die Tn gekopieer word en die kopie elders ingevoeg word terwyl die oorspronklike in plek bly. By eukariote, insluitend mense, behels replikatiewe transposisie dikwels 'n RNA-tussenproduk, in welke geval die Tn 'n retrotransposon genoem word (sien bl. 408). Transposisie het bygedra tot strukturele variasie in die genoom, maar het ook die potensiaal om geenuitdrukking te verander en selfs siekte te veroorsaak. Alhoewel die oorgrote meerderheid retrotransposons in die menslike genoom die vermoë om te beweeg verloor het, is sommige steeds aktief. Daar word vermoed dat hul transposisie die basis is vir sommige seldsame gevalle van hemofilie A en Duchenne-spierdistrofie. [Let wel: Die groeiende probleem van antibiotika-weerstandige bakterieë is 'n gevolg, ten minste gedeeltelik, van die uitruil van plasmiede tussen bakteriese selle. As die plasmiede TNS bevat wat antibiotika-weerstandsgene dra, kry die ontvangerbakterieë weerstand teen een of meer antimikrobiese middels.]

V. HOOFSTUKOPSOMMING

Geenuitdrukking lei tot die produksie van 'n funksionele geenproduk (óf RNA of proteïen) deur die prosesse van replikasie, transkripsie en translasie (Figuur 32.19). Gene kan óf wees konstitutief (altyd uitgedruk, huishoudelike gene) of gereguleer (uitgedruk slegs onder sekere toestande in alle selle of in 'n subset van selle). Die vermoë om toepaslik uit te druk (positiewe regulering) of onderdruk (negatiewe regulering) gene is noodsaaklik in alle organismes. Regulasie van geenuitdrukking kom hoofsaaklik voor op die vlak van transkripsie in altwee prokariote en eukariote en word bemiddel deur die bindend van trans-werkende proteïene na cis-werkende regulerende elemente op die DNA. In eukariote, regulering vind ook plaas deur veranderinge aan die DNA sowel as deur posttranskripsie en posttranslasie gebeure. In prokariote, soos E. coli, die koördinaatregulering van gene wie se proteïenprodukte benodig word vir 'n bepaalde proses word deur bewerkstellig operone (groepe gene wat opeenvolgend op die chromosoom gerangskik is saam met die regulatoriese elemente wat hul transkripsie bepaal). Die lac operon bevat die Z, Y, en A strukturele gene, waarvan die proteïenprodukte nodig is vir die katabolisme van laktose. Dit is onderhewig aan negatiewe en positiewe regulering. Wanneer glukose beskikbaar is, die operon word onderdruk deur die binding van die onderdrukker proteïen (die produk van die lacI geen) aan die operateur, wat dus transkripsie voorkom. Wanneer slegs laktose is teenwoordig, die operon geïnduseer word deur 'n isomeer van laktose (allolaktose) wat die onderdrukkerproteïen bind, wat verhoed dat dit aan die operateur bind. Daarbenewens, sikliese AMP bind die kataboliet-aktiveerproteïen (CAP), en die kompleks bind die DNA by die CAP webwerf. Hierdie verhoog promotor doeltreffendheid en lei tot die uitdrukking van die strukturele gene deur die produksie van a polisistroniese boodskapper-RNA (mRNA). Wanneer albei glukose en laktose is teenwoordig, glukose verhoed vorming van cAMP en transkripsie van hierdie gene is weglaatbaar. Die trp operon bevat gene wat nodig is vir die sintese van triptofaan (Trp), en, soos die lac operon, word dit gereguleer deur negatiewe beheer. Anders as die lac operon, is dit ook gereguleer deur verswakking, waarin mRNA-sintese wat onderdrukking deur Trp vrygespring het, voor voltooiing beëindig word. Transkripsie van ribosomaal RNA en oordrag RNA is selektief geïnhibeer in prokariote deur die streng reaksie tot aminosuurhongersnood. Vertaling is ook 'n webwerf van prokariotiese geenregulering: Oormaat ribosomale proteïene bind die Shine-Dalgarno-volgorde op hul eie polisistroniese mRNA, wat verhoed dat ribosome bind. Geenregulering is meer kompleks in eukariote. Operateurs tipies is nie hier nie, maar koördineer regulering van die transkripsie van gene wat op verskillende chromosome geleë is, kan bereik word deur die binding van trans-werkende proteïene aan cis-werkende elemente. In meersellige organismes, hormone kan gekoördineerde regulering veroorsaak, óf deur die bindend van die hormoon reseptor-hormoon kompleks na die DNA (soos met steroïedhormone) of deur die binding van 'n proteïen wat geaktiveer is in reaksie op 'n tweede boodskapper (soos met glukagon). In elke geval word binding aan DNA bemiddel deur strukturele motiewe soos die sink vinger. Ko- en posttranskripsieregulering word ook gesien in eukariote en sluit in splice-plek keuse, polyA-werf keuse, mRNA redigering, en variasies in mRNA stabiliteit soos gesien met transferrienreseptorsintese en met RNA-inmenging. Regulering op vertaalvlak kan veroorsaak word deur die fosforilering en inhibisie van eukariotiese inisiasiefaktor, eIF-2. Geenuitdrukking in eukariote word ook beïnvloed deur beskikbaarheid van DNA aan die transkripsionele apparaat, die hoeveelheid DNA en die rangskikking van die DNA. Epigenetiese veranderinge histoonproteïene en DNA beïnvloed ook geenuitdrukking.

Studie Vrae

Kies die een beste antwoord.

32.1 Watter van die volgende mutasies sal die meeste waarskynlik lei tot verminderde uitdrukking van die lac-operon?

A. cya – (geen adenielsiklase gemaak nie)

B. i – (geen onderdrukker proteïen gemaak nie)

C. O c (operateur kan nie onderdrukkerproteïen bind nie)

D. Een wat funksioneel verswakte glukose vervoer tot gevolg het

Korrekte antwoord = A. In die afwesigheid van glukose maak adenielsiklase sikliese AMP, wat 'n kompleks vorm met die katabolietaktivatorproteïen (CAP). Die cAMP-CAP-kompleks bind die CAP-plek op die DNA, wat veroorsaak dat RNA-polimerase meer doeltreffend aan die lac-operon-promotor bind, en sodoende die uitdrukking van die operon verhoog. Met cya-mutasies word adenielsiklase nie gemaak nie, en dus kan die operon nie aangeskakel word nie, selfs wanneer glukose afwesig is en laktose teenwoordig is. Die afwesigheid van 'n onderdrukkerproteïen of verminderde vermoë van die onderdrukker om die operateur te bind, lei tot konstitutiewe (konstante) uitdrukking van die lac-operon.

Figuur 32.19 Opsomming van sleutelkonsepte vir die regulering van geenuitdrukking. GRE = glukokortikoïed-respons element ppGpp = polifosforileerde guanosien r-proteïen = ribosomale proteïen SD volgorde = Shine-Dalgarno volgorde RNAi = RNA interferensie eIF-2 = eukariotiese inisiasie faktor 2.

32.2 Watter van die volgende word die beste beskryf as cis acting?

A. Sikliese AMP-reaksie element-bindende proteïen

D. Skildklierhormoon kernreseptor

Korrekte antwoord = B. Die operateur is deel van die DNS self, en so ook cis-werk. Die cAMP-reaksie element-bindende proteïen, onderdrukker proteïen en tiroïedhormoon kernreseptor proteïen is molekules wat na die DNS oorgaan, bind en die uitdrukking van daardie DNS beïnvloed en so transwerkend is.

32.3 Watter van die volgende is die basis vir die derm-spesifieke uitdrukking van apolipoproteïen B-48?

A. DNA-herrangskikking en verlies

C. RNA alternatiewe splitsing

Korrekte antwoord = D. Die produksie van apolipoproteïen (apo) B-48 in die ingewande en apoB-100 in lewer is die resultaat van RNA redigering in die ingewande, waar 'n sinskodon verander word na 'n nonsens kodon deur posttranskripsionele deaminering van sitosien na urasiel. DNA-herrangskikking en -transposisie, sowel as RNA-interferensie en alternatiewe splitsing, verander geenuitdrukking maar is nie die basis van apoB-48-weefselspesifieke produksie nie.

32.4 Watter van die volgende sal waarskynlik waar wees in hemochromatose, 'n siekte van ysterophoping?

A. Die mRNA vir die transferrienreseptor (TfR) word gestabiliseer deur die binding van ysterregulerende proteïene aan 3 yster-responsiewe elemente.

B. Die mRNA vir die transferrienreseptor word nie deur ysterregulerende proteïene gebind nie en word afgebreek.

C. Die mRNA vir apoferritien word nie deur ysterregulerende proteïene by sy 5 yster-responsiewe element gebind nie en word vertaal.

D. Die mRNA vir apoferritien word deur ysterregulerende proteïene gebind en word nie vertaal nie.

E. Beide B en C is korrek.

Korrekte antwoord = E. Wanneer ystervlakke in die liggaam hoog is, soos gesien word met hemochromatose, is daar verhoogde sintese van die ysterbergingsmolekule, apoferritien, en verminderde sintese van die transferrienreseptor (TfR) wat ysteropname deur selle bemiddel. Hierdie effekte is die gevolg van trans-werkende yster-regulerende proteïene wat cis-werkende yster-responsiewe elemente bind, wat lei tot degradasie van die mRNA vir TfR, en verhoogde translasie van die mRNA vir apoferritien.

32.5 Pasiënte met estrogeenreseptor-positiewe (hormoon-responsiewe) borskanker kan behandel word met die middel tamoxifen, wat die estrogeen-kernreseptor bind sonder om dit te aktiveer. Watter van die volgende is die mees logiese uitkoms van tamoxifen gebruik?

A. Verhoogde asetilering van estrogeen-responsiewe gene

B. Verhoogde groei van estrogeenreseptor-positiewe borskankerselle

C. Verhoogde produksie van sikliese AMP

D. Inhibisie van die estrogeenoperon

E. Inhibisie van transkripsie van estrogeen-responsiewe gene

Korrekte antwoord = E. Tamoxifen kompeteer met estrogeen vir binding aan die estrogeen kernreseptor. Tamoxifen slaag nie daarin om die reseptor te aktiveer nie, wat die binding daarvan aan DNA-volgordes verhoed wat die uitdrukking van estrogeen-responsiewe gene opreguleer. Tamoxifen blokkeer dus die groeibevorderende effekte van hierdie gene en lei tot groei-inhibisie van estrogeenafhanklike borskankerselle. Asetilering verhoog transkripsie deur die nukleosoom te verslap. Sikliese AMP is 'n regulatoriese sein wat deur seloppervlak eerder as kernreseptore bemiddel word. Soogdierselle het nie operone nie.

32.6 Die ZYA-streek van die lac-operon sal maksimaal uitgedruk word as:

A. sikliese AMP-vlakke is laag.

B. glukose en laktose is albei beskikbaar.

C. die dempingsstam-lus kan vorm.

D. die GLB-terrein is beset.

Korrekte antwoord = D. Dit is slegs wanneer glukose weg is, sikliese AMP-vlakke verhoog word, die cAMP–katabolietaktivatorproteïen (CAP)-kompleks word aan die CAP-plek gebind, en laktose beskikbaar is dat die operon maksimaal uitgedruk (geïnduseer) word. As glukose teenwoordig is, is die operon af as gevolg van katabolietonderdrukking. Die lac-operon word nie gereguleer deur verswakking nie, 'n meganisme vir die vermindering van transkripsie in sommige operone soos die triptofaan-operon.

32.7 X-chromosoom-inaktivering is 'n proses waardeur een van twee X-chromosome in menslike vrouens gekondenseer en geïnaktiveer word om ooruitdrukking van X-gekoppelde gene te voorkom. Wat sal heel waarskynlik waar wees oor die graad van DNS-metilering en histoonasetilering op die geïnaktiveerde X-chromosoom?

Sitosiene in CG-eilande sal hipermetileer wees en histoonproteïene sal gedeasetileer word. Beide toestande word geassosieer met verminderde geenuitdrukking, en albei is belangrik om X-inaktivering te handhaaf.

As u die outeursreghouer van enige materiaal op ons webwerf is en dit wil verwyder, kontak ons ​​webwerf -administrateur vir goedkeuring.


Molekulêre meganismes in die beheer van geenuitdrukking

Molekulêre meganismes in die beheer van geenuitdrukking dokumenteer die verrigtinge van die ICN-UCLA-konferensie oor molekulêre meganismes in die beheer van geenuitdrukking, georganiseer deur die Molekulêre Biologie-instituut van UCLA, gehou in Keystone, Colorado, 21-26 Maart 1976. Die konferensie gefokus op drie onderwerpe: die werking van onderdrukkers op spesifieke nukleotiedvolgordes in DNS hoe DNS en histone verweef is in eukariotiese chromosome en in die ontwikkeling van nuwe tegnieke wat blykbaar gene uit komplekse genome ophef. Die bundel bevat 65 hoofstukke wat in nege dele georganiseer is. Die referate in Deel I ondersoek die organisasie van prokariotiese en eukariotiese chromosome. Deel II bied studies aan oor die interaksie van RNA 'n polimerase en regulatoriese molekules met gedefinieerde DNA-plekke. Dele III en IV fokus onderskeidelik op RNA-polimerases van eukariote en die regulering van transkripsie in eukariotiese sisteme. Deel V bevat referate wat handel oor nukleïensuurvolgordes, transkripsie en verwerking. Deel VI dek sellulêre aspekte in die studie van geenuitdrukking. Deel VII neem kloning aan, terwyl Deel VIII aan genetiese ontleding gewy word deur beperkingskartering en molekulêre kloning. Ten slotte, deel IX 'n opsomming van die onlangse vordering wat by die konferensie aangemeld is en dui ook van die beperkings aan wat op interpretasie van data geplaas kan word.

Molekulêre meganismes in die beheer van geenuitdrukking dokumenteer die verrigtinge van die ICN-UCLA-konferensie oor molekulêre meganismes in die beheer van geenuitdrukking, georganiseer deur die Molekulêre Biologie-instituut van UCLA, gehou in Keystone, Colorado, 21-26 Maart 1976. Die konferensie gefokus op drie onderwerpe: die werking van onderdrukkers op spesifieke nukleotiedvolgordes in DNS hoe DNS en histone verweef is in eukariotiese chromosome en in die ontwikkeling van nuwe tegnieke wat blykbaar gene uit komplekse genome ophef. Die bundel bevat 65 hoofstukke wat in nege dele georganiseer is. Die referate in Deel I ondersoek die organisasie van prokariotiese en eukariotiese chromosome. Deel II bied studies aan oor die interaksie van RNA 'n polimerase en regulatoriese molekules met gedefinieerde DNA-plekke. Dele III en IV fokus onderskeidelik op RNA-polimerases van eukariote en die regulering van transkripsie in eukariotiese sisteme. Deel V bevat referate wat handel oor nukleïensuurvolgordes, transkripsie en verwerking. Deel VI dek sellulêre aspekte in die studie van geenuitdrukking. Deel VII neem kloning aan, terwyl Deel VIII aan genetiese ontleding gewy word deur beperkingskartering en molekulêre kloning. Ten slotte, deel IX 'n opsomming van die onlangse vordering wat by die konferensie aangemeld is en dui ook van die beperkings aan wat op interpretasie van data geplaas kan word.


Mediese biochemie

Hierdie gerespekteerde teks, deeglik opgedateer en in 'n nuwe tweekleurformaat, bied die grondbeginsels van biochemie en verwante onderwerpe aan studente wat 'n een- of tweesemesterkursus in pre-med biochemie of mediese programme volg. Die tweede uitgawe is eweneens van toepassing op ander gesondheidsverwante velde soos kliniese chemie, mediese tegnologie of farmakologie. Mediese Biochemie, Vierde Uitgawe, fokus op die grondslae en klinies relevante toepassings van normale menslike biochemie en patologie. Oorvloedig geïllustreer met vierkleurplate. Hersiene hoofstukke oor molekulêre biologie weerspieël die nuutste navorsing in die veld Tweekleur deurgaans met vier kleurplate Verwysingskwaliteit-bylaes sluit praktiese inligting in oor kliniese laboratoriumparameters wat gebruik word om 'n reeks siektes te diagnoseer

Water, sure, basisse en buffers. -- Aminosure. -- Proteïenisolasie en bepaling van aminosuurvolgorde. -- Drie-dimensionele struktuur van proteïene. -- Termodinamika, Chemiese Kinetika en Energiemetabolisme. -- Ensieme I: Algemene eienskappe, kinetika en inhibisie. -- Ensieme II: Regulering. -- Ensieme III: Kliniese Toepassings. - Eenvoudige koolhidrate. -- Heteropolisakkariede I: Glikoproteïene en Glikolipiede. -- Heteropolisakkariede II: Proteoglikane en Peptidoglikane. -- Gastroïntestinale vertering en absorpsie. -- Koolhidraatmetabolisme I: Glikolise en TCA-siklus. -- Elektronvervoer en oksidatiewe fosforilering. - Koolhidraatmetabolisme II: Glukoneogenese, Glikogeensintese en -afbreking, en alternatiewe weë. -- Koolhidraatmetabolisme III: Glikoproteïene, Glikolipiede, Proteoglikane en Peptidoglikane. - Proteïene en aminosuurmetabolisme. -- Lipiede I: Vetsure en Eikosanoïede. -- Lipiede II: Fosfolipiede, Glikosfingolipiede en Cholesterol. -- Lipiede III: Plasma Lipoproteïene. -- Spier- en niespiersametrekkingsisteme. -- Metaboliese Homeostase. -- Molekulêre Biologie I: Nukleïensure-DNA-struktuur en -eienskappe. -- Molekulêre Biologie II: DNA-replikasie, -herstel en mutagenese. -- Molekulêre Biologie III: RNS en Proteïensintese. -- Molekulêre Biologie IV: Regulering van geenuitdrukking. -- Nukleotiedmetabolisme. -- Hemoglobien. -- Metabolisme van Heme. -- Endokriene Metabolisme I: Inleiding. -- Endokriene metabolisme II: hipotalamus en pituïtêre. -- Endokriene Metabolisme III: Adrenale kliere. -- Endokriene Metabolisme IV: Skildklier. -- Endokriene Metabolisme V: Voortplantingstelsel. -- Molekulêre Immunologie. -- Bloedstolling en fibrinolise. -- Mineraalmetabolisme. - Vitamienmetabolisme. - Water, elektroliete en suur-basis balans

Sluit bibliografiese verwysings en indeks in

Hfst. 1. Water, sure, basisse en buffers -- Hfst. 2. Aminosure -- Hfst. 3. Proteïenisolasie en bepaling van aminosuurvolgorde -- Hfst. 4. Driedimensionele struktuur van proteïene -- Hfst. 5. Termodinamika, chemiese kinetika en energiemetabolisme -- Hfst. 6. Ensieme I: algemene eienskappe, kinetika en inhibisie -- Hfst. 7. Ensieme II: regulering -- Hfst. 8. Ensieme III: kliniese toepassings -- Hfst. 9. Eenvoudige koolhidrate -- Hfst. 10. Heteropolisakkariede I: glikoproteïene en glikolipiede -- Hfst. 11. Heteropolisakkariede II: proteoglikane en peptidoglikane -- Hfst. 12. Gastroïntestinale vertering en absorpsie -- Hfst. 13. Koolhidraatmetabolisme I: glikolise en TCA-siklus -- Hfst. 14. Elektronvervoer en oksidatiewe fosforilering -- Hfst. 15. Koolhidraatmetabolisme II: glukoneogenese, glikogeensintese en afbreek, en alternatiewe weë -- Hfst. 16. Koolhidraatmetabolisme III: glikoproteïene, glikolipiede, GPI-ankers, proteoglikane en peptidoglikane -- Hfst. 17. Proteïen- en aminosuurmetabolisme -- 18. Lipiede I: vetsure en eikosanoïede -- Hfst. 19. Lipiede II: fosfolipiede, glikosfingolipiede en cholesterol

Hfst. 20. Lipiede III: plasmalipoproteïene -- Hfst. 21. Spier- en niespiersametrekkingsisteme -- Hfst. 22. Metaboliese homeostase -- Hfst. 23.Nukleïensuurstruktuur en eienskappe van DNA -- Hfst. 24. DNA-replikasie, herstel en mutagenese -- Hfst. 25. RNS en proteïensintese -- Hfst. 26. Regulering van geenuitdrukking -- Hfst. 27. Nukleotiedmetabolisme -- Hfst. 28. Hemoglobien -- Hfst. 29. Metabolisme van yster en heem -- Hfst. 30. Endokriene metabolisme I: inleiding -- Hfst. 31. Endokriene metabolisme II: hipotalamus en pituïtêre - Hfst. 32. Endokriene metabolisme III: Adrenale kliere -- Hfst. 33. Endokriene metabolisme IV: tiroïedklier -- Hfst. 34. Endokriene metabolisme V: voortplantingstelsel -- Hfst. 35. Molekulêre immunologie -- Hfst. 36. Biochemie van hemostase -- Hfst. 37. Mineraalmetabolisme -- Hfst. 38. Vitamienmetabolisme -- Hfst. 39. Water, elektroliete en suur-basis balans